專利名稱：一種新的人機(jī)交互技術(shù)方法和裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能電視的人機(jī)交互技術(shù)方法與裝置。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，尤其是寬帶互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使得電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用融合成為必然。觸控技術(shù)已經(jīng)促使移動(dòng)電話完成了由簡單的通信工具向個(gè)人便攜式互聯(lián)網(wǎng)終端的角色轉(zhuǎn)變。當(dāng)前的廣播電視也將面臨這種影響深遠(yuǎn)的角色轉(zhuǎn)變:被動(dòng)的內(nèi)容接收和播放器轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匀藱C(jī)互動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)通信終端一即智能電視。觸控技術(shù)被稱為最人性化的人機(jī)交互技術(shù)，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了人與機(jī)器最直接的接觸與溝通。因此，觸控技術(shù)在短短幾年內(nèi)就成就了蘋果和谷歌在個(gè)人移動(dòng)終端領(lǐng)域的霸主地位，使得曾經(jīng)的巨無霸諾基亞毫無招架之力。但是觸控技術(shù)在智能電視上的應(yīng)用存在無法彌補(bǔ)的缺憾——無法遠(yuǎn)距離操控。當(dāng)前智能電視方興未艾，傳統(tǒng)的紅外遙控技術(shù)顯然無法滿足智能電視的多種控制要求，新的技術(shù)被不斷開發(fā)和應(yīng)用到該領(lǐng)域。當(dāng)前主要包括語音控制、體感控制和無線通信技術(shù)。各智能電視開發(fā)商都是基于以上三種技術(shù)進(jìn)行深度開發(fā)與應(yīng)用，如專利201110141433.5,201110397233.6,201110422374.9,201110412192.3,201210190790.5，201110348024.2,201220068882.1和 201220068884.0。但是語音控制和體感控制技術(shù)都存在局限性，如語音控制在吵雜的環(huán)境中如何分辨，使用人發(fā)音是否準(zhǔn)確，更別說對(duì)方言的辨認(rèn)和失語人員的使用如何滿足的問題；而體感控制也存在著人物環(huán)境復(fù)雜時(shí)的命令分辨問題，其依賴的攝像頭要求的視場范圍嚴(yán)格。而且多攝像頭始終處于工作狀態(tài)，也不符合節(jié)能的需求。同時(shí)這些人機(jī)交互技術(shù)都需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和新的操作軟件來支撐，這對(duì)智能電視對(duì)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的應(yīng)用將帶來極大的局限性。再者，上述人機(jī)交互技術(shù)對(duì)于老人和兒童來說都過于復(fù)雜，操作起來不輕松，況且，也不符合家庭成員在一起使用。因此，當(dāng)前急需一種適用于智能電視的人機(jī)交互技術(shù)，使得智能電視可以在不改變?nèi)藗兊膽?yīng)用習(xí)慣的條件下方便的滿足人機(jī)互動(dòng)，同時(shí)又兼容現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:提出一種基于光電感應(yīng)的人機(jī)交互技術(shù)方法，既可以繼承觸控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在windows、Mac OS、Android和各種當(dāng)前基于觸控技術(shù)的操作系統(tǒng)的直接移植，又實(shí)現(xiàn)了智能電視的遠(yuǎn)距離遙控，最遠(yuǎn)可以達(dá)到數(shù)十米；同時(shí)又避免了語音控制和體感控制技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中的局限。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
智能電視顯示屏前端加裝一集成了薄膜光電感應(yīng)元器件陣列的透明屏，該薄膜光電感應(yīng)屏具有相應(yīng)的控制電路并與智能電視控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)光電感應(yīng)信號(hào)的傳輸；遙控器加裝一個(gè)或者一組有一定排列規(guī)則的具有特定亮度和強(qiáng)指向性的光源，該光源至少有一個(gè)能夠起到指示作用，如紅激光；利用遙控器向光電感應(yīng)屏任意區(qū)域發(fā)出有規(guī)則的光信號(hào)，光電感應(yīng)屏的被照射區(qū)域產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)并對(duì)控制電路發(fā)出信號(hào)。其具體步驟如下:
步驟一，按照薄膜晶體管陣列設(shè)計(jì)方法和制造工藝設(shè)計(jì)和制造一種集成薄膜光電感應(yīng)器件陣列的透明屏及控制電路；薄膜光電感應(yīng)器件包括薄膜光敏電阻、薄膜光敏二極管、薄膜光敏三極管等。光電感應(yīng)屏可以是感應(yīng)紅外光、單色可見光(紅色光、橙色光、黃色光、綠色光、青色光、藍(lán)色光、藍(lán)綠色光和紫色光)或者紫外光中的一種或者多種。步驟二，將步驟一的透明屏安裝在顯示屏的前端，將感應(yīng)屏的控制電路與顯示器的控制電路連接，實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)傳輸。連接方式可以參照當(dāng)前觸摸屏與顯示屏的連接方式。步驟三，在遙控器上加裝一個(gè)或者一組具有特定亮度和強(qiáng)指向性的光源，如發(fā)射特定波長激光的微型激光器，包括微型紅外激光、微型單色可見光激光器和微型紫外光激光器。光源分為指示光源和控制光源。指示光源用于定位，其作用相當(dāng)于鼠標(biāo)的指針或者觸摸屏手指；控制光源用處發(fā)出操作命令，其作用相當(dāng)于鼠標(biāo)的按鍵。遙控器上的激光光源可以只有一個(gè)單獨(dú)激光光源，該光源具有指示和控制的雙重作用；也可以一組激光光源，分為指示光源與控制光源。使用方法如下:
步驟一，打開智能電視，進(jìn)入智能電視操作系統(tǒng)界面中，如基于Android系統(tǒng)、MAC OS系統(tǒng)、Unix系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)和windows系統(tǒng)等開發(fā)的智能電視操作系統(tǒng)和其他新開發(fā)的智能電視操作系統(tǒng)。步驟二，手持遙控器，啟動(dòng)指示用激光光源，調(diào)整遙控器指示方向，使激光光斑移動(dòng)到圖標(biāo)或者鏈接內(nèi)容，啟動(dòng)控制用激光光源，該顯示內(nèi)容正上方的感應(yīng)屏接收到控制光源的激光照射，從而產(chǎn)生電信號(hào)，感應(yīng)屏的控制電路將獲得產(chǎn)生電信號(hào)的光電感應(yīng)器件的平面位置(X軸和Y軸坐標(biāo))信息，并將該坐標(biāo)信息發(fā)送到智能電視的處理器。按照一定的規(guī)則向光電感應(yīng)屏發(fā)射控制用激光信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。如，向光電感應(yīng)屏某一位置發(fā)射控制用激光信號(hào)并持續(xù)照射，實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)或者觸摸屏的“選中”操作；向光電感應(yīng)屏某一位置發(fā)射控制用脈沖激光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)或者觸摸屏中的“選中和確定”操作；向光電感應(yīng)屏某一位置發(fā)射控制用激光信號(hào)持續(xù)照射并在感應(yīng)屏上移動(dòng)激光光斑，實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)或者觸摸屏中的“拖拽” “移動(dòng)”操作；向光電感應(yīng)屏某一位置連續(xù)兩次發(fā)射控制用脈沖激光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)或者觸摸屏中的“放大”或“縮小”操作；向光電感應(yīng)屏任意位置發(fā)射控制用激光信號(hào)并移動(dòng)光斑與輸入法或者繪畫軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)或者觸摸屏中的“手寫輸入”與繪畫等操作。由于激光具有定向性，光束的發(fā)散性極小。微型激光器發(fā)射激光束照射到顯示屏上時(shí)，可以忽略距離遠(yuǎn)近造成的光束發(fā)射，光電感應(yīng)屏被激光束照射的面積與出光口光束面積相同。微型激光器發(fā)射的激光光束直徑可以達(dá)到_級(jí)別，被此尺寸的激光束照射時(shí)，光電感應(yīng)屏上產(chǎn)生光電效應(yīng)的面積很小，也是mm級(jí)別，因此，可以在智能電視上實(shí)現(xiàn)精確選擇和定位等操作，從而避開了觸摸屏感應(yīng)面積大而帶來的定位不精確的缺陷。當(dāng)有兩束及兩束以上的控制用激光信號(hào)同時(shí)照射光電感應(yīng)屏?xí)r，也可以實(shí)現(xiàn)類似于觸摸屏的多點(diǎn)控制技術(shù)。


圖1為薄膜光電感應(yīng)器件陣列透明屏結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為單個(gè)光電感應(yīng)器件接頭不意圖。圖3為加裝了光電感應(yīng)屏的智能電視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為加裝特定光源的遙控器。I一TFT玻璃基板2—薄膜光電感應(yīng)器件陣列3—薄膜光電感應(yīng)器件4一TFT用玻璃基板5—薄膜光電感應(yīng)器件電極與連線6—絕緣封裝層7—顯示屏8—薄膜光電感應(yīng)屏
9 一指示用微型紅光激光器10—控制用微型激光器
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可以以如下方式實(shí)施:
步驟一，選擇特定的光電材料。如對(duì)紫外線較靈敏的材料，包括硫化鎘、硒化鎘等；對(duì)紅外光較靈敏的材料，主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛、銻化銦等；對(duì)可見光較靈敏的材料，包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅等。步驟二，根據(jù)技術(shù)要求，如光電感應(yīng)器件大小、薄膜厚度和透光度等，按照與薄膜晶體管陣列設(shè)計(jì)相似的方法設(shè)計(jì)薄膜光電感應(yīng)器件陣列與電路；如紫外光敏電阻器陣列、紅外光敏電阻器陣列、可見光光敏電阻器陣列，或者紫外光二極管陣列、紅外光二極管陣列、可見光二極管陣列，或者紫外光三極管陣列、紅外光三極管陣列、可見光三極管陣列，如圖1所示。各個(gè)薄膜光電感應(yīng)器件由薄膜電路連接，并由控制電路進(jìn)行控制?？刂齐娐分饕菍?duì)陣列中的薄膜光電感應(yīng)器件進(jìn)行編碼，生成各光電感應(yīng)器的X軸和Y軸平面坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被光照的薄膜光電感應(yīng)器件進(jìn)行定位，并將坐標(biāo)信息傳送智能電視軟硬件控制系統(tǒng)。步驟三，在玻璃基片上制造設(shè)計(jì)的薄膜光電感應(yīng)器件陣列并封裝，制成透明的薄膜光電感應(yīng)屏，如圖2所示。玻璃基片為平板顯示用玻璃，其尺寸大小由生產(chǎn)線決定。在玻璃基片上制造光電感應(yīng)器件陣列的工藝包括:物理氣相沉積，化學(xué)氣相沉積，化學(xué)物理氣相沉積，光刻，刻蝕，拋光，退火等半導(dǎo)體制造工藝。步驟四，將制成的光電感應(yīng)屏加裝到智能電視的顯示屏前并與其控制電路連接，連接方式可以參照觸摸屏的連接方式，如圖3所示。顯示屏包括CRT電視機(jī)、TN顯示屏、TFT-1XD液晶顯示屏、PDP顯示屏、OLED顯示屏或者投影屏幕等。步驟五，設(shè)計(jì)和制造帶有微型激光器的遙控器，如圖4所示。該微型激光器發(fā)出的激光波長與光電感應(yīng)屏的感應(yīng)光波波長相近，當(dāng)用激光光束照射感應(yīng)屏?xí)r，被照射區(qū)域發(fā)生光電感應(yīng)，控制電路將被照射區(qū)域的平面坐標(biāo)位置發(fā)送智能電視的中央處理器，中央處理器根據(jù)接收到的電信號(hào)發(fā)出相應(yīng)的操作命名，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。步驟六，使用遙控器按照前文所述的規(guī)定的規(guī)則對(duì)感應(yīng)屏發(fā)出光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與智能電視的人機(jī)互動(dòng)操作。
權(quán)利要求
1.一種智能電視人機(jī)交互方法，其特征在于: A、在普通電視顯示屏前加裝具有光電感應(yīng)功能的透明屏成為一種智能電視顯示屏； B、配套的遙控器具有發(fā)射某種波長激光的微型激光器； C、利用遙控器向智能電視顯示屏發(fā)射規(guī)則的激光信號(hào)完成人機(jī)交互操作。
2.權(quán)力要求I所述的智能電視顯示屏，其特征在于: 在電視顯示屏的前端加裝有集成了薄膜光電感應(yīng)器件陣列的透明屏，該透明屏具有相應(yīng)的控制電路并與智能電視控制系統(tǒng)連接。
3.權(quán)力要求I所述的具有發(fā)射某種波長激光的微型激光器的遙控器，其特征在于: 該遙控器加裝有一個(gè)或者一組有一定排列規(guī)則的具有特定亮度和強(qiáng)指向性的光源，該光源至少有一個(gè)能夠起到指示作用，如紅激光；利用遙控器向該透明屏的任意區(qū)域發(fā)出有規(guī)則的光信號(hào)，該透明屏的被照射區(qū)域產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，對(duì)控制電路發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)特定操作。
4.權(quán)力要求2所述的集成為陣列的光電感應(yīng)屏上的薄膜光電感應(yīng)器件，其特征為薄膜光敏電阻、薄膜光敏二極管和薄膜光敏三極管中的任一種。
5.權(quán)利要求2所述的集成了光電感應(yīng)器件陣列的透明屏包括無機(jī)透明材料(如玻璃)和有機(jī)透明材料(如各種有機(jī)玻璃和透明高分子材料)。
6.權(quán)利要求2所述的集成了光電感應(yīng)器件陣列的透明屏的控制電路，其特征在于能夠?qū)怆姼袘?yīng)器件陣列進(jìn)行編碼和向智能電視處理系統(tǒng)傳輸信號(hào)。
7.權(quán)力要求2所述的顯示屏包括CRT顯示屏、TN液晶顯示屏、TFT-1XD液晶顯示屏、PDP等離子顯示屏和OLED有機(jī)發(fā)光顯示屏。
8.權(quán)利要求3所述遙控器加裝的具有特定亮度和強(qiáng)指向性的光源為微型激光器。
9.權(quán)利要求3所述遙控器上的指示性光源為微型紅激光器。
10.權(quán)利要求3所述遙控器上的控制用光源為微型紫外光激光器、微型紅外光激光器、微型紅光激光器、微型綠光激光器、微型藍(lán)光激光器或者微型藍(lán)綠光激光器。
11.權(quán)利要求3所述的遙控器發(fā)出的控制光信號(hào)規(guī)則包括:持續(xù)式照射、間斷式照射、脈沖式照射、照射移動(dòng)、多光束旋轉(zhuǎn)，分別實(shí)現(xiàn)“選中”、“點(diǎn)擊確定”、“拖拽移動(dòng)”、“旋轉(zhuǎn)” 、“放大”與“縮小”的操作命令。
12.權(quán)利要求3所述的遙控器發(fā)出規(guī)則光信號(hào)的操作命令與輸入法軟件和繪畫軟件結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)手寫輸入和繪畫的操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光電感應(yīng)技術(shù)的智能電視人機(jī)交互技術(shù)。包括如下步驟選擇合適的光電材料，設(shè)計(jì)和制造集成光電感應(yīng)元件陣列的光電感應(yīng)屏及能夠反應(yīng)平面位置信息的控制電路，并將該平面位置信息發(fā)送到智能電視機(jī)的處理器；設(shè)計(jì)一種集成了微型激光器的遙控器，制定利用遙控器向光電感應(yīng)屏發(fā)射激光信號(hào)的規(guī)則，感應(yīng)屏?xí)a(chǎn)生不同的電信號(hào)，不同的激光信號(hào)對(duì)應(yīng)著不同的操作命令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電視的操控。本發(fā)明繼承了觸摸感應(yīng)作為人機(jī)交互技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，同時(shí)又避免了觸摸感應(yīng)技術(shù)不適用智能電視機(jī)的遠(yuǎn)距離操作的缺陷；同時(shí)也避免了語音控制和體感操作不能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境與操作要求標(biāo)準(zhǔn)化的缺陷。
文檔編號(hào)H04N21/422GK103079097SQ201310029200
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉紅賓, 陳瓊端 申請(qǐng)人:劉紅賓, 陳瓊端